Uno de los problemas de la economía es que sus practicantes predican una concentración en el dinero, cuando el dinero es el lenguaje y no la esencia de la economía real. En última instancia, la economía es, y siempre ha sido, una ecuación de excedente de energía, regida por las leyes de la termodinámica, no por las del mercado.
Dr Tim Morgan, economista.
Un concepto clave en el uso y gestión de la energía es el EROEI (o EROI), Energy Returned on Energy Invested o Energía de Retorno sobre la Energía Invertida. Igual que un comerciante que vendiera por debajo del precio de coste iría camino de la bancarrota, una sociedad que gastara más energía en recolectar o producir sistemas de generación que la energía que esos sistemas generan, no tendría un gran futuro.
Es necesario además producir un cierto excedente. Si por ejemplo gastamos la misma energía en sacar petróleo que lo que ese petróleo va a generar, no nos queda energía ni siquiera para transportarlo. Si además queremos llevar esa energía a cada consumidor, necesitamos aún más excedente, para cubrir la energía usada en construir las lineas de transporte y las pérdidas al hacerlo.
Si somos más exigentes y queremos una sociedad civilizada, tenemos que añadir muchos sistemas que consumen energía pero no la generan, tenemos que cubrir la energía necesaria para los grupos que proporcionan sanidad, educación, entretenimiento, seguridad, reguladores y otro sinfín de sistemas, algunos útiles y otros completamente innecesarios.
Teniendo todo esto en cuenta el EROEI requerido para que una sociedad civilizada funcione es entre cinco y siete, es decir tenemos que generar siete veces más energia que la energía que invertimos en recolectar combustibles y fabricar medios de producción de energía. Lo ideal es bastante más, porque así podemos construir máquinas que hagan el trabajo por nosotros, tener una lavadora en lugar de dos esclavos como antiguamente, o desplazarnos en el AVE o en avión en lugar de a caballo.
Para el cálculo del EROEI tenemos en cuenta todo el proceso, por ejemplo, si usamos carbón en una central térmica hay que considerar el coste energético de excavar una mina, el de todo el personal y maquinaria que trabaja, el coste energético de transportar el combustible a la central, el coste de construir la central, el mantenimiento, filtros de material particulado, personal de la central, etc. El cociente entre toda la energía generada durante el tiempo de vida de la central y toda la energía consumida en el mismo tiempo, incluyendo el combustible, es el EROEI.
La energía útil que nos queda en términos de EROEI es EROEI-1 y si lo visualizamos gráficamente como porcentaje de energía disponible sobre energía total, tenemos la Figura 1. Esta gráfica se conoce como el ‘acantilado de la energía’ porque a medida que el EROEI disminuye se acerca preocupantemente a algo parecido a un acantilado, donde el porcentaje de energía neta pueden desplomarse peligrosamente a valores incapaces de cubrir los requisitos mínimos para que la sociedad funcione.
El término EROI lo acuñó Charles Hall, un ecólogo de la Universidad Estatal de Nueva York para explicar por qué algunos peces migraban contracorriente, un esfuerzo que solo se explicaba porque por cada caloría invertida en el esfuerzo obtenían cuatro en forma de alimento abundante. Hall luego aplicó el concepto al petróleo y al límite de su utilidad. Los primeros yacimientos, muy superficiales, apenas requerían esfuerzo para explotarlos y tenían un EROEI superior a 70, lo que dejaba un enorme superávit de energía que facilitó el desarrollo rápido de una sociedad industrial.
En una entrevista a Scientific American2 Hall indicaba que medida que estos yacimientos se agoten el esfuerzo para extraer el petróleo aumenta y el EROEI disminuye hasta un punto en el que no compensaba el esfuerzo. Pero también reconocía que las alternativas disponibles, las llamadas energías renovables, no cumplían los requisitos de un EROEI mínimo. La excepción es la energía hidroeléctrica, aunque su implementación está condicionada por la geografía.
En un artículo publicado en la revista científica “Energy” Daniel Weißbach y otros autores calcularon el EROEI de distintos tipos de fuentes de energía. El cálculo se hizo tanto para la generación en sí, como para la generación con almacenamiento para los generadores intermitentes. Para poder funcionar como hasta ahora necesitamos energía continua, no podemos apagarlo todo cuando no hay viento o sol y volverlo a encender después, por eso es necesario añadir almacenamiento. Los valores obtenidos por Weißbach se muestran en la Figura 2, donde se ve que de las renovables, solo es viable la energía solar de concentración en el desierto, el resto están por debajo del umbral económico.
En el tiempo transcurrido desde el trabajo de Weißbach y coautores, muchas fuentes alternativas han ganado considerablemente en eficiencia, aunque la intermitencia sigue siendo un problema. La eólica en la Península Ibérica, por ejemplo, solo genera electricidad a pleno rendimiento un tercio del tiempo4, por lo que el almacenamiento sigue siendo necesario. El tipo de almacenamiento considerado por Weißbach es la hidroeléctrica de bombeo, que es uno de los métodos de almacenamiento más eficientes que existen. Si usamos baterías o hidrógeno los valores de EROEI se degradan mucho más.
En otro trabajo publicado en 2016 Ferroni and Hopkirk5 degradaban el EROEI de la solar fotovoltaica hasta 0.9, lo que motivó una respuesta fulminante de Rauguei6 y coautores en 2017, donde tras un análisis exhaustivo llegaban a la conclusión de que esta forma de generación tiene un EROEI de entre 7 y 10 sin almacenamiento. Este valor es dos veces y media superior al calculado por Weißbach, pero aún así, el valor con almacenamiento queda por debajo de 7. Si queremos operar con un cierto margen de seguridad los sistemas de generación deberían ser más productivos.
Los requerimientos energéticos son difíciles de calcular muchas veces, y no siempre se publican, por eso a menudo se usan otra métricas, que algunos defienden a capa y espada, como el coste nivelado de la energía (LCOE, Levelized Cost of Energy), pero al usar coste en lugar de energía está influenciado por muchos otros parámetros difíciles de nivelar, como subsidios, impuestos, mercado, cambio de divisas, deuda, etc. Un EROEI bajo no significa falta de rentabilidad, al contrario, a veces se promocionan sistemas de bajo EROI e intermitencia, lo que penaliza y encarece sistemas de generación continuos y económicos, para poder competir con ellos. Por eso, la comparación en términos de energía es más objetiva.
En resumen, hemos construido nuestra civilización y sus avances tecnológicos gracias un gran excedente de energía y por ello deambular al borde del acantilado energético promocionando energías con un EROEI marginalmente aceptable puede tener consecuencias poco agradables y de un gran impacto.
- Energy Matters., Euan Mearns. Energy, ERoEI for Beginners https://euanmearns.com/eroei-for-beginners/ ↩︎
- https://www.scientificamerican.com/article/eroi-charles-hall-will-fossil-fuels-maintain-economic-growth/ ↩︎
- Weißbach, D., Ruprecht, G., Huke, A., Czerski, K., Gottlieb, S., Hussein, A., 2013. Energy intensities, EROIs (energy returned on invested), and energy payback times of electricity generating power plants. Energy 52, 210–221. https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.01.029 ↩︎
- https://meteoexploration.com/es/energy/#wind%20power ↩︎
- Ferroni, F., Hopkirk, R.J., 2016. Energy Return on Energy Invested (EROI) for photovoltaic solar systems in regions of moderate insolation. Energy Policy 94, 336–344. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421516301379 ↩︎
- Raugei, Marco, et al. “Energy Return on Energy Invested (ERoEI) for photovoltaic solar systems in regions of moderate insolation: A comprehensive response.” Energy Policy 102 (2017): 377-384. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421516307066 ↩︎